一种澳斯麦特炉喷枪头及其制作工艺制造技术

一种新型澳斯麦特炉喷枪头，所述枪头由310S或316L不锈钢基体材料制作而成，枪头上依次喷涂有过渡层合金粉末和保护膜，过渡层合金粉末含有铬20‑30%和镍70‑80%，合金粉末的粒径小于325目，所述保护膜包括以下成分：氧化锆62‑68%，镍铬合金粉24‑32%，氧化铝1.40‑1.60%，氧化钇4.0‑6.0%，钨、钼、钛共计0.4‑0.6%，其中各组分的质量分数之和为100%，所述氧化锆、氧化铝和氧化钇的粒径为0.10‑0.35µm，镍铬合金粉和钨、钼、钛的粒径为0.25‑0.80µm；本发明专利技术延长了喷枪的使用寿命，喷涂镀膜成型的喷枪枪头具备焊接简单可靠，可直接与原有钢结构焊接成型等优点。

A new type of Ausmelt furnace lance head and its manufacturing process

A new type of Ausmelt furnace gun head, the gun head is made of 310S or 316L stainless steel materials, the gun head followed by spraying a transition layer of alloy powders and protective film, transition layer of alloy powder containing 20 chromium 30% and nickel 70 80% alloy powder particle size less than 325 mesh, the protection the membrane comprises the following components: 62 68% zirconium oxide, nickel chromium alloy powder 24 32%, 1.40 1.60% alumina, yttria 4 6% tungsten, molybdenum and titanium, a total of 0.4 0.6%, the mass fraction of each component and is 100%, the zirconium oxide and aluminum oxide and yttrium oxide particle size is 0.10 0.35 m, Ni Cr alloy powder and tungsten, molybdenum, titanium particle size of 0.25 0.80 m; the invention prolongs the service life of the spray gun, spray gun head spray coating forming welding is simple and reliable, can be directly with the original steel structure welding etc..

【技术实现步骤摘要】
一种新型澳斯麦特炉喷枪头及其制作工艺
本专利技术涉及澳斯麦特熔炼
，尤其是一种新型澳斯麦特炉喷枪头及其制作工艺。
技术介绍
澳斯麦特熔炼工艺以原料适应性强、操作简单、生产效率高、环保设施齐全等特点在世界范围内广泛应用。大冶有色澳斯麦特炉是目前世界上最大的铜冶炼澳斯麦特熔炼炉。喷枪是澳斯麦特炉重要的附属设备之一，也是澳斯麦特炉的关键技术，风、氧、粉煤通过喷枪鼓吹进入熔池，在喷枪口混气室混合剧烈反应，提供热量并不断搅动熔池，加速物质与热量的传递。由于喷枪头长时间地浸没在高温熔体里面，受高温与高温熔体的作用，极易烧损。喷枪头烧损后需要停炉提枪更换新枪头，新枪头开始使用至需要更换的时间为喷枪的使用寿命。通常喷枪头采用的是316L不锈钢和310S不锈钢等不锈钢材质，喷枪使用寿命短导致喷枪头焊接成本高、冶化生产不连续、澳炉炉温波动频繁炉寿减短、系统生产时间少等，从而使生产成本增加、生产效率低。因此,研发一种新型澳斯麦特炉喷枪头及其制作工艺是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要解决目前的澳斯麦特炉喷枪头使用寿命短，导致喷枪头焊接成本高、生产效率低，生产成本高等问题，提供一种新型澳斯麦特炉喷枪头及其制作工艺。本专利技术的一种新型澳斯麦特炉喷枪头，所述枪头由310S或316L不锈钢基体材料制作而成，所述枪头上依次喷涂有过渡层合金粉末和保护膜，所述过渡层合金粉末含有铬20-30%和镍70-80%，所述合金粉末的粒径小于325目，所述保护膜包括以下成分：氧化锆62-68%，镍铬合金粉24-32%，氧化铝1.40-1.60%，氧化钇4.0-6.0%，钨、钼、钛共计0.4-0.6%，其中各组分的质量分数之和为100%，所述氧化锆、氧化铝和氧化钇的粒径为0.10-0.35µm，镍铬合金粉和钨、钼、钛的粒径为0.25-0.80µm。本专利技术的一种新型澳斯麦特炉喷枪头的制作工艺，包括以下步骤：（1）预处理：将基体材料表面清理干净，脱除表面的油脂，先采用机械打磨减少基体材料的表面应力，再使用喷砂对基体材料进行表面粗化以增大基体材料的粘附力；（2）过渡层喷涂：采用与基体材料性能接近、与保护膜材料性能兼容的铬镍合金粉末作为基体材料与保护膜的过渡层，以确保基体材料与保护膜之间良好的附着力，采用等离子喷涂工艺喷镀铬镍合金，喷涂过程中控制基体材料的温度为175.5-7-182.5℃，以基体材料作为阴极，以过渡层合金发生源作为阳极，通过高纯氩气作为工作气体起弧，直流电弧起弧功率为28-33KW，将导入的工作气体和过渡层合金粉末加热电离成高温离子束，控制等离子体燃心温度为15000-20000℃，均匀地扩散喷射到基体材料上，经自然冷却沉积后固化成膜，过渡层的厚度为40-60µm；（3）保护层镀膜：采用等离子喷涂工艺喷涂镀保护膜，以基体材料作为阴极，以保护膜原料发生源作为阳极，喷涂过程中的等离子工艺参数同步骤（2），所述保护膜的厚度为200-400µm，熔点≥2350℃，抗弯强度≥950MPa，杨氏模量为210-240GPa，HV硬度为10.5-13.5GPa，破坏韧性＞6.6MPa·m1/2，热膨胀系数为10.6×10-6-17.7×10-6/℃，导热系数为1.5-5.0W/(mK)。本专利技术具有以下几个有益效果：（1）本专利技术延长了喷枪的使用寿命，采用本专利技术的新型澳斯麦特炉喷枪头，可以在高温酸性腐蚀环境下使用，喷枪的平均使用寿命为137小时，比采用310S不锈钢或316L不锈钢材质作为喷枪头喷枪使用寿命提高了70小时，提高了104%。从而降低了喷枪头焊接成本，提高了生产效率，使冶化生产连续，避免了澳炉炉温波动频繁炉寿减短、系统生产时间少等问题的产生。（2）喷涂镀膜成型的喷枪枪头具备焊接简单可靠，可直接与原有钢结构焊接成型等优点，用于富氧顶吹熔炼、吹炼工艺，对推广至其他有色冶炼行业具有重要的意义。（3）本专利技术的保护膜采用陶瓷合金材质，具有抗氧化性、耐硫腐蚀、高韧性、高抗弯强度和高耐磨性、优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢，陶瓷合金材质具备较强的新颍性，一般而言陶瓷喷涂与合金喷涂混合使用少见，在喷涂过程中控制混合保护膜材料不发生偏析现象是本专利技术制作工艺控制的关键点。附图说明图1是本专利技术的局部剖视图；其中：1-基体材料，2-外壁保护膜，3-端面保护膜，4-内壁保护膜。具体实施方式实施例1参见图1，本实施例的一种新型澳斯麦特炉喷枪头，所述枪头由310S不锈钢基体材料1制作而成，所述枪头上依次喷涂有过渡层合金粉末和保护膜，所述过渡层合金粉末含有铬25%和镍75%，所述合金粉末的粒径为200目，所述保护膜包括以下成分：氧化锆65%，镍铬合金粉28%，氧化铝1.50%，氧化钇5.0%，钨、钼、钛共计0.5%，所述氧化锆、氧化铝和氧化钇的粒径为0.10-0.35µm，镍铬合金粉和钨、钼、钛的粒径为0.25-0.80µm。本实施例的一种新型澳斯麦特炉喷枪头的制作工艺，包括以下步骤：（1）预处理：将基体材料1表面清理干净，脱除表面的油脂，先采用机械打磨减少基体材料1的表面应力，再使用喷砂对基体材料1进行表面粗化以增大基体材料1的粘附力；（2）过渡层喷涂：采用与基体材料1性能接近、与保护膜材料性能兼容的铬镍合金粉末作为基体材料1与保护膜的过渡层，以确保基体材料1与保护膜之间良好的附着力，采用等离子喷涂工艺喷镀铬镍合金，喷涂过程中控制基体材料1的温度为180℃，以基体材料1作为阴极，以过渡层合金发生源作为阳极，通过高纯氩气作为工作气体起弧，直流电弧起弧功率为30KW，将导入的工作气体和过渡层合金粉末加热电离成高温离子束，控制等离子体燃心温度为18000℃，均匀地扩散喷射到基体材料1上，经自然冷却沉积后固化成膜，过渡层的厚度为50µm；（3）保护层镀膜：采用等离子喷涂工艺喷涂镀保护膜，以基体材料1作为阴极，以保护膜原料发生源作为阳极，喷涂过程中的等离子工艺参数同步骤（2），所述保护膜的厚度为300µm，熔点≥2350℃，抗弯强度≥950MPa，杨氏模量为230GPa，HV硬度为12.3GPa，破坏韧性＞6.6MPa·m1/2，热膨胀系数为10.6×10-6-17.7×10-6/℃，导热系数为3.8W/(mK)。本实施例中外壁保护膜2的镀膜高度为900mm，端面保护膜3的厚度为0.3mm，内壁保护膜4的镀膜高度为400mm，将本实施例制作的四支澳斯麦特炉喷枪头用于大冶有色金属有限责任公司冶炼厂中，四支喷枪的使用寿命分别为138小时、139小时、122小时、149小时，平均使用寿命为137小时，比采用310S或316L不锈钢材质作为喷枪头喷枪使用寿命提高了70小时，平均寿命提高了104%。实施例2参见图1，本实施例的一种新型澳斯麦特炉喷枪头，所述枪头由316L不锈钢基体材料1制作而成，所述枪头上依次喷涂有过渡层合金粉末和保护膜，所述过渡层合金粉末含有铬20%和镍80%，所述合金粉末的粒径为250目，所述保护膜包括以下成分：氧化锆62%，镍铬合金粉32%，氧化铝1.40%，氧化钇4.0%，钨、钼、钛共计0.6%，所述氧化锆、氧化铝和氧化钇的粒径为0.10-0.35µm，镍铬合金粉和钨、钼、钛的粒径为0.25-0.80µm。本实施例的一种新型澳斯麦特炉喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型澳斯麦特炉喷枪头，所述枪头由310S或316L不锈钢基体材料制作而成，其特征在于：所述枪头上依次喷涂有过渡层合金粉末和保护膜，所述过渡层合金粉末含有铬20‑30%和镍70‑80%，所述合金粉末的粒径小于325目，所述保护膜包括以下成分：氧化锆62‑68%，镍铬合金粉24‑32%，氧化铝1.40‑1.60%，氧化钇4.0‑6.0%，钨、钼、钛共计0.4‑0.6%，其中各组分的质量分数之和为100%，所述氧化锆、氧化铝和氧化钇的粒径为0.10‑0.35µm，镍铬合金粉和钨、钼、钛的粒径为0.25‑0.80µm。

【技术特征摘要】
1.一种新型澳斯麦特炉喷枪头，所述枪头由310S或316L不锈钢基体材料制作而成，其特征在于：所述枪头上依次喷涂有过渡层合金粉末和保护膜，所述过渡层合金粉末含有铬20-30%和镍70-80%，所述合金粉末的粒径小于325目，所述保护膜包括以下成分：氧化锆62-68%，镍铬合金粉24-32%，氧化铝1.40-1.60%，氧化钇4.0-6.0%，钨、钼、钛共计0.4-0.6%，其中各组分的质量分数之和为100%，所述氧化锆、氧化铝和氧化钇的粒径为0.10-0.35µm，镍铬合金粉和钨、钼、钛的粒径为0.25-0.80µm。2.根据权利要求1所述的一种新型澳斯麦特炉喷枪头的制作工艺，其特征在于包括以下步骤：（1）预处理：将基体材料表面清理干净，脱除表面的油脂，先采用机械打磨减少基体材料的表面应力，再使用喷砂对基体材料进行表面粗化以增大基体材料的粘附力；（2）过渡层喷涂：采用等离子喷涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张功金，万军，骆祎，王成国，姜志雄，袁双喜，赵祥林，向阳，刘恒，
申请(专利权)人：大冶有色金属有限责任公司，武汉盛世桐宇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42